نگهداری غلات به وسیله تبرید در کشورهای گرمسیری
نوشته جناب آقای مهندس بهرام بهنام
چاپ شده در ماهنامه خوشه / خرداد 1384
ضایعات غلات پس از برداشت در كشورهایی با شرایط جوی حاد می تواند بیست درصد یا بیشتر باشد. بیش از بیست و پنج سال تجربه عملی ثابت كرده است كه این ضایعات را می توان با خنك كردن به وسیله سرد كننده های غلات به نام گرانیفریگور به میزان قابل توجهی كاهش داد. در هر فصل هفتاد میلیون تن غلات، برنج، ذرت و غیره با این روش حفظ می شود.
دلیل اصلی فاسد شدن غله حرارت درونی خود محصول است. در كشورهایی با آب و هوای معتدل، مثلا در اروپای مركزی، در فصل های سرد سال مثل پاییز و زمستان، مشكلات كمتری در انبارداری بروز می كند. تا ماه های گرم در طی برداشت و بلافاصله از آن.
با نگهداری سرد می توان شرایط مساعد همانند زمستان را در تابستان یا در مناطق گرمسیری ایجاد نمود.
دانه غله به علت ساختار، سطح و خواص فیزیكی آن ( هدایت ضعیف گرمت ) بهترین شرایط را برای خنك شدن در حالت انبوه دارد. هوای تهویه شده ( سرد و نسبتا خشك ) از داخل سیلوها و انبارهایی با هر اندازه عبور داده می شود. به طور عادی فقط یك بار خنك كردن برای چند بار انبار كردن غله كافی است. علاوه برای كاهش زیاد در مخارج خشك كردن به حداقل رساندن تلفات ناشی از تنفس و نگهداری با بهترین كیفیت محافظت سرد مانعی فوق العاده در برابر فعالیت و تكثیر حشرات است.
در پنجاه و پنج كشور برای خنك كردن تقریبا بیست و پنج میلیون تن دانه غله، برنج، ذرت، خرده نان برشته (Bread Cereals )، غله خوراك دام، محصولات روغنی، محصولات گلوله ای شكل و سایر كالاهای خوراكی فله از واحد های گرانیفریگور استفاده می شود. این كاد هم در سیلوهای تا شصت متر ارتفاع و هم در انبارهای سیصد هزار تنی انجام می شود. موقعیت جهانی در این زمینه ناشی از پذیرش مسئولیت زیست محیطی روز افزون به خصوص در چند سال اخیر بوده است. علت، زمان و چگونگی خنك كردن غله در زیر شرح داده شده است.
كاهش تلفات ماده خشك شده و ضایعات وزنی
غله رسیده شامل برنج، ذرت و سویا، پس از برداشت، زنده مانده و تنفس می كند. در طی این فرایند شیمیایی اكسیژن مصرف شده و كربوهیدرات ها به گاز كربنیك، آب و حرارت تجزیه می شود.
در نتیجه اتلاف ماده خشك و كاهش وزن رخ می دهد. تولید گرما و لذا شدت تنفس به میزان رطوبت غله ذخیره شده و حرارت آن بستگی دارد. در انبار كردن حدود هزار تن غله با رطوبت پانزده درصد و درجه حرارت مثبت سی و پنج درجه سانتیگراد افت ماده خشك پس از یك ماه نگهداری به حدود مثبت ده درجه سانتیگراد كاهش داده شود، ضایعات مذكور به حدود دو درصد تن را كاهش می یابد. این نشان می دهد كه نگهداری سرد غله ضایعات ماده خشك را به میزان هشتاد الی نود درصد كاهش می دهد.
اجتناب از افت وزن و كیفیت ناشی از فعالیت حشرات و رشد میكروبی
خنك كردن غلات در ابتدا برای ذخیره سازی اولیه غلات تازه برداشت شده و مرطوب قبل از عبور از داخل خشك كن به كار گرفته می شد. امروزه بیشتر به منظور حفاظت در مقابل حشرات غلات خشك خنك می شوند تا غلات خیس.
بعضی از این حشرات عمدتا در كشورهای با آب و هوای معتدل یافت می شوند. برای بعضی دیگر بهترین شرایط زیست در مناطق گرمسیری است. كارشناسان از مشكلات و خساراتی كه این حشرات موجب می شوند مطلع بوده و از آن واهمه دارند. درجه حرارت امن برای حشرات، یعنی درجه حرارتی كه در آن چرخه تخم گذاری تا رشد كامل در حدود صد روز طول می كشد حدود مثبت هفده تا مثبت بیست و یك درجه سانتیگراد است. درجه حرارت ذخیره سازی بیش از بیست و یك درجه سانتیگراد امكان زیست مطلوب برای كلیه انواع حشرات را فراهم می كند. فعالیت و تكثیر حشرات در درجه حرارت تقریبی مثبت سیزده درجه سانتیگراد متوقف می شود. حشرات به خواب زمستانی می روند و دیگر فعال نیستند. با خنك كردن غله نیازی به كاربرد مواد شیمیایی نیست. در چندین نقطه از منطقه كویر صحرا غله با دوازده درصد رطوبت در سیلوهای ده الی بیست هزار تنی به وسیله واحدهای گرانیفریگور به خوبی خنك و نگهداری می شود. سالهاست كه در جنوب ایتالیا و سیسیل غلات بسیار خشك با درجه عالی ( گندم سخت ) و هشت درصد الی ده درصد رطوبت پس از برداشت و به منظور حفاظت در مقابل حشرات بدون كاربرد مواد شیمیایی به خوبی خنك شده اند. از طرف دیگر غله خشك و گرم بهشت حشرات است. درجه حرارت زیاد برای رشد قارچ های كپكی و میكوتوكسین های آنها كه شناخته شده ترین آن افلاتوكسین است، شرایط مساعدی فراهم می كند. حشره و هجوم میكروبی، به همراه تنفس مربوطه، به تولید حرارت فوق الذكر می افزاید.
كاهش بار خشك كن ها و صرفه جویی در مخارج خشك كردن
برای دست یابی به ثباتی مشخص در ذخیره سازی غله مرطوب برداشت شده بسته به مصرف مورد نظر تا حد چهارده الی شانزده درصد رطوبت خشك می شود. ذرت، برنج و محصولات دانه های روغنی تا درصد رطوبت پایین تری خشك می شوند. لیكن، عموما می دانیم كه ظرفیت خشك كردن غلات در هنگام برداشت معمولا ناكافی است. با تركیب دو فرایند خشك كردن و خنك كردن چندین امتیاز مهم كسب می شود.
- بازده خشك كردن افزوده می شود، چون خشك كردن نباید شدید باشد.
- غله با ملایمت خشك می شود، بدون این كه در اثر تنش در پوسته ترك ایجاد شود و كیفیت تنزل یابد.
- صرفه جویی قابل ملاحظه ای در مخارج خشك كردن حاصل می شود.
هر فرایند خنك كردن دارای تاثیر خشك كنی هم هست. از طریق تركیب خنك كردن و خشك كردن رطوبت را می توان به نسبت بالاتر از رطوبت مقرر برای ذخیره سازی نگهداشت، رطوبت باقی مانده را می توان با خنك كردن بعدی بیرون كشید.
فقدان ضایعات در اثر عدم جابجایی غله
در ذخیره سازی متعارف بدون خنك كردن نیاز به چندین بار جابجایی غله می باشد. بسته به نوع تاسیسات ذخیره سازی و تجهیزات نقاله، تلفات ناشی از سایش در اثر یك بار انتقال در حدود سه درصد یا بیشتر است. به علاوه هزینه انرژی تقریبا یك الی سه كیلو وات ساعت برای هر تن غله است. غله خنك شده نیازی به انتقال ندارد. پس از خنك كردن مدت زیادی خنك می ماند، چون از لحاظ هدایت گرما بسیار ضعیف است. بطور خلاصه غله عایق بسیار خوبی است_ خود عایق است. به این دلیل است كه در مورد غله خنك نشده گرمای خطرناك از وسط انبوه غله نمی تواند خارج شود. در مورد غله خیس، دانه های روغنی و ذرت، این وضع می تواند منجر به واكنش زنجیره ای بسیار خطرناك شود. بنابراین می توان مشاهده كرد كه غله با رطوبت پانزده و نیم الی هفده و نیم درصد كه تا مثبت ده درجه سانتیگراد خنك شده است به مدت شش الی ده ماه سالم و بدون ازدیاد گرمای مجدد با حفظ كیفیت مطلوب باقی می ماند.
هزینه انرژی برای خنك كردن
مقدار انرژی لازم برای خنك كردن به عوامل گوناگونی بستگی دارد. مثلاً میران رطوبت و درجه حرارت محصول. خنك كردن غله مرطوب آسان تر از غله بسیار خشك است. عوامل دیگر عبارتند از درجه حرارت محیط و رطوبت نسبی هوا. مقادیر تقریبی زیر را می توان برای یك بار خنك كردن تخمین زد.
- سه الی شش كیلووات در ساعت برای هر تن غله در مناطق دارای آب و هوای معتدل.
- هشت الی دوازده كیلووات در ساعت برای هر تن غله تحت شرایط حاد گرمسیری.
خنك كردن محصولات مختلف
در این جا امكان بحث مفصل درباره خنك كردن تمامی محصولات كشاورزی نیست. با وجود این به طور نمونه به چند مورد كاربرد می توان اشاره كرد.
انبارهای مالت و ماء الشعیر
جوی مالتی را برای حفظ خواص آن و كوتاه كردن دوره غیر فعال بودن با رطوبت اولیه زیاد نیز خنك می كنند.
دانه غله:
در این مورد هم حفظ كیفیت جوانه زنی از اهمیت اساسی برخوردار است. این مساله تایید شده است كه دانه خنك شده با رطوبت پانزده الی شانزده درصد خاصیت خود را بسیار بیش از دانه های خشك خنك شده حفظ می كند.
خنك كردن خوراك گلوله ای شكل در واحد های خوراك دام :
در خنك كننده های خوراك گلوله ای شكل كه از هوای تصفیه نشده بیرون استفاده می كنند، به میزان خنك نشده و خنكی تا داخل نفوذ نمی كند. ترك های ناشی از تنش منجر به ایجاد پودر و تكه های خرد و در نتیجه كاهش كیفیت خوراك گلوله ای شكل می شود. با خنك كردن محصول بدون اختلال مكانیكی در مخازن آن توسط گرانیفریگور می توان خوراك گلوله ای شكل بسیار سخت می شوند، خرد نمی شوند و خواص خود را در هنگام تخلیه و حمل و نقل حفظ می نمایند.
ذرت:
ذرت به خاطر چربی و روغن زیاد بسیار سریع گرم می شود. این موضوع در مورد ذرت بسیار خشك هم صحت دارد. به دلایل ایمنی ذرت را معمولا تا رطوبت دوازده الی سیزده درصد یا كمتر خشك می كنند. این فرایند سنتی نه تنها بسیار گران است بلكه وقت گیر هم هست و به علت ترك در سطح دانه موجب كاهش كیفیت نیز می شود. موسسه های علمی مختلف، مثل دانشگاه اشتونگارت در جمهوری آلمان فدرال و دانشگاه دولتی میشیگان (ایالات متحده آمریكا) و نیز تجربه علمی تایید می كند كه بیشترین افت كیفیت دانه ذرت در خشك كردن با هوای گرم در محصول با رطوبت كمتر از هفده درصد رخ می دهد. این مشكلات را می توان تا حد زیادی از طریق خنك كردن غله از میان برداشت.
برنج بدون سبوس (شلتوك):
برنج محصول بسیار حساسی است و باید در مراحل مختلف با دقتی استثنایی خشك شود. با تركیب خشك كردن و خنك كردن می توان حداقل یك مرحله خشك كردن را كاهش داد. لازم نیست رطوبت برنج را به كمتر از پانزده درصد برای ذخیره سازی به مدت چند ماه رساند مشروط بر اینكه خنك كردن بلافاصله بعد از پرشدن انبار شروع شود. سالهاست كه چندین كارخانه برنج در اسپانیا روزانه دو الی سه هزار تن برنج در هر كارخانه را با گرانیفریگور خنك می كنند. به این ترتیب زرد شدن و افت كیفیت برنج خنك شده ناممكن است.
دانه های روغنی :
به علت وجود چربی و روغن در غله شلغم روغنی و دانه های پنبه، بادام زمینی، سویا، ذرت و غیره تولید حرارت در اثر اكسیداسیون دو چندان می شود. پیامد آن غالباً كاهش كیفیت و وزن عمدتاً در اثر افزایش سریع اسید های چرب رخ می دهد.
برای ادامه فر آوری دانه های روغنی و سویا، رطوبت بیشتری نسبت به ذخیره سازی خنك نشده متعارف لازم است. با ذخیره سازی خنك رطوبت محصول را عموما می توان یك تا سه درصد بالاتر نگهداشت.
خوراك دام به طور كلی:
غلات دامی را كه بعضا با مواد خشك كننده مخلوط است میتوان با بیست الی بیست و دو درصد رطوبت بدون خشك كردن، خنك و حفظ كرد. كنترل درجه حرارت در فله مهم است تا در صورت نیاز به خنك كردن بیشتر بتوان به موقع آنرا انجام داد.
فرایند خنك كردن در گرانیفریگور و در توده غله
فشار قوی گرانیفریگور هوای محیط را به درون خنك كننده هوا می برد. هوای سرد و اشباع شده از رطوبت دوباره به وسیله مدول هیگروترم در پایین خنك كننده هوا گرم می شود. لذا رطوبت نسبی آن كاهش می یابد و با درصد رطوبت غله وفق داده می شود. این هوای خنك و نسبتاً خشك از طریق توزیع كننده ساده ای واقع در كف تاسیسات ذخیره سازی از میان مواد عبور می كند. گرمای غله به فضای باز رانده می شود. خنك كردن به وسیله گرانیفریگور به لطف هیگروترم كاملا مستقل از شرایط جوی است. خنك كردن حتی در شرایط بارانی و مه بدون خطر افزایش رطوبت انجام می شود. سیلوهای بلند و انبارهایی به هر اندازه و نوع را می توان خنك كرد.
خنك كردن در انبارهای سیلو
كانال های خنك كننده با لبه های برگشته از ورق فولادی نورد شده عملكرد عالی خود را در توزیع هوا در سیلوهای قیفی شكل برو ز داده اند. كف كانال های خنك كننده باز است. هوای سردی كه از گرانیفریگور خارج می شود از طریق یك لوله فلزی به داخل كانالهای هوا دمیده می شود از طریق یك لوله فلزی به داخل كانالهای هوا دمیده شده و از طریق كف باز كانال در توده غله نفوذ می كند. هوای سرد به علت مقاومت محصول ذخیره شده با فشار از كل سیلو فشار داده می شود و به طرف بالا حركت می كند. بالای سیلو باید برای خروج هوای گرم از توده غله به فضای باز بیرون روزنه كافی داشته باشد.
اجتناب از تعرق در سیلوهای فلزی
گندمی با محتوی پانزده تا شانزده درصد رطوبت، بدون خنك شدن ذخیره شده است. و درجه حرارت غله مثبت بیست درجه سانتیگراد است. طبق ایزوترم های جذب تعادلی بین رطوبت محصول و رطوبت هوا ایجاد می شود. این بدان معناست كه رطوبت نسبی بین دانه ها در حدود هفتاد الی هفتاد و پنج خواهد بود. درجه حرارت ممكن است در شب به كمتر از مثبت پانزده درجه سانتیگراد تنزل كند و درجه حرارت غله همجوار با دیواره های سیلو را كاهش دهد. با پایین تر رفتن از نقطه شبنم تعرق رخ داده و روی دیواره های داخلی انباره تقطیر صورت می گیرد. غله های همجوار جداره مقدار زیادی رطوبت جذب می كنند و كپك شروع می شود. غله فاسد یا لایه های نازكی از آن حتی مدت زیادی پس از تخلیه سیلو به دیواره های داخلی می چسبد و در سیلو های بزرگ تمیز كردن آنها با مشكلات زیاد همراه است. این لایه ها بستر مناسبی برای قارچ های كپكی و حشرات ایجاد می كنند. با خنك كردن غله به میزان مثبت ده الی مثبت دوازده درجه سانتیگراد از تقطیر جلوگیری می شود، چون در این حالت تفاوت درجه حرارت بین غله با دیواره بیرونی سیلو كمتر است.
خنك كردن انبار
در بسیاری از موارد، كانال های خنك كننده از فولاد گالوانیزه مشبك كه از ورق نورد شده ساخته شده و روی كف نصب شده اند. در انبارها بكار گرفته می شوند. نواحی خنك كننده منفرد بنا گذاشته می شوند. این موضوع بسیار مهم است كه فاصله بین یك كانال تا كانال بعدی برابر با ارتفاع توده یا كمتر از آن باشد.
دستگاههای گرانیفریگور برای خنك كردن غله در پنج اندازه دارای ظرفیت تبرید سی الی پنجاه و پنج تن در هر بیست و چهار ساعت بوده و متحرك و آماده اتصال هستند. این دستگاهها كاملا اتوماتیك و برای كار شبانه روزی طراحی شده اند. پرسنل برای نظارت دستگاه ضروری است.
مخاطرات دمیدن هوای محیط
غله غالباً از طریق دمنده های هوای محیط (بیرون) هوا داده می شود. در كشورهای گرمسیری به طور خاص هوا دادن همراه با خطرها و ریسك های زیر است. غله جاذب الرطوبه هوا است، یعنی تعادلی بین محتوی آب در غله و رطوبت نسبی هوای پیرامون آن ایجاد می شود. اگر هوای نسبتا مرطوب در تماس با غله خشك قرار گیرد، نتیجه آن جذب رطوبت به میزان خطرناك خواهد بود. اگر نمودار ایزوترم های جذب گندم در درجات مختلف را در نظر بگیریم. این نمودار به ما نشان می دهد كه غله با رطوبت شانزده درصد، دارای رطوبت نسبی هوا بین دانه ها در حدود هفتادو چهار درصد است. از طرفی دیگر اگر هوای دارای رطوبت نسبی نود درصد در تماس با غله خشك قرار گیرد افزایش خطرناك رطوبت غله به میزان بیست و دو الی بیست و پنج درصد در قسمت ورود هوا اجتناب ناپذیر است. این جذب رطوبت به خصوص در صورتی بیشتر است كه درجه حرارت هوا بیشتر از درجه حرارت غله باشد. اشتباهاتی از این قبیل مكررا به خراب شدن غله در قسمت پایین سیلو منجر شده است. به این ترتیب غله دیگر از سیلو خارج نمی شود و باید آن را به روش مكانیكی از بالای سیلو خارج كرد. بنابراین وارد زیر باید رعایت شود:
- هیچ وقت هوای مرطوب را به داخل غله خشك ندمید.
- هیچ وقت هوای گرم را به داخل غله سرد ندمید.
با نگهداری سرد به روش گرانیفریگور هوای بیرون خنك و خشك می شود. شرایط هوای محیط در كاربرد آن كاملا بدون تاثیر است. حتی در شرایط گرمسیری با درجه حرارت بالا و رطوبت نسبی زیاد هوا غله خشك را می توان بدون خطر جذب رطوبت خنك كرد.
ذخیره سازی غله قبول مسئولیت در قبال سرمایه گذاری زیاد است. نگهداری سرد به اشخاص مسئول كمك می كند كه آسوده خاطر باشد.